1960年代にレーザーが登場して以来.眼科におけるレーザーの使用はますます広まっています。 1980年代後半にPuliafitoらがウサギの眼を使った網膜光凝固術の実験報告を行い.その後ダイオードレーザーの研究は徐々に拡大しました。1990年にはJacobsonがウサギの眼を使ったダイオードレーザー虹彩切開術の実験研究を行い.臨床応用もされました。 また.臨床的にも応用されました。 同じ頃.McHughらはダイオードレーザートラベキュロプラスティーの臨床研究を開始した。SchumanらとPeymanらは.ウサギの眼を使った毛様体光凝固の実験室での研究を開始しました。ここ数年.実験室や臨床での研究が報告され.その臨床結果が徐々に確認されつつあります。
I. ダイオードレーザーの紹介
ダイオードレーザーは高い電気光学効率（50％）で放射光を発し.臨床的に必要なエネルギーレベルを達成するために.標準的な電流出力しか必要としません。 ダイオードレーザー装置は.n型とp型半導体を連結したもので.レーザー作動材料は固体ガリウムアルミニウム砒素（GaAlAs）.放出される光はコヒーレントで単色ですが.他のレーザーよりも分散しており.その波長は780nmから850nmです。810nmは臨床でよく使われ.1種の近赤外線.この波長の放射線は簡単に目のメディアによって実施されています。 この波長の放射線は.目の媒体で簡単に伝導することができます。 ダイオードレーザーは.シンプルで安価.小型で携帯性に優れ.標準的な電流出力と空冷のみでよく.外部循環冷却装置を必要としないのが特徴です。 緑内障治療だけでなく.網膜脈絡膜疾患など.幅広い臨床応用が期待されています。 網膜.脈絡膜.毛様体に対する経瞳孔.経強膜.眼内光凝固術.レーザー虹彩切開術.レーザートラベキュロ形成術.トラベキュロ切除術とマイトマイシン併用後レーザー縫合糸開放術のいずれかが有望な結果を示しています。
II.緑内障手術の臨床応用
(i) 毛細血管光凝固術（サイクロフォトコアギュレーション）
1.経強膜光凝固術(TSCPC)
(1) ダイオードレーザー関連の光学特性と生物学的効果
TSCPCの適用は.光波が強膜を強く透過することと.毛様体色素組織の高い吸収率に依存します。 ダイオードレーザーの波長は780nm～850nmの近赤外光です。 1064nmのNd:YAGレーザー（1.0：1.5）に次ぐ高い強膜透過性（35％）を持ち.強膜にはほとんど吸収されません（6％）。 強膜に接触した場合.強膜の透過率は100％増加しますが.Nd:YAGレーザーは50％しか増加しません。 ダイオードレーザーは正の狭角分布で透過し.その色素吸収は1064nmの3倍である。 これらの特徴から.毛細血管光凝固術には最適な方法の一つであり.非接触方式よりも接触方式の方が良好な結果を得ることができます。
ダイオードレーザーが毛様体に与える影響は.熱効果として表現されます。 ウサギおよびヒトの眼球を用いた実験では.強膜凝固後の拡大観察で毛様突起の均一な白化.しわ.色素分散が認められ.組織学的検査では色素性毛様上皮.非色素性毛様上皮および間質の上皮細胞の凝固壊死と破壊.毛様上皮の間質からの分離が認められます。 接触式は非接触式に比べ.熱損傷の影響が顕著で.損傷部位も深くなっています。
ほとんどの著者は，ダイオードレーザーの方がNd:YAGレーザーよりもエネルギー閾値が低いことを除いて，ダイオードレーザーとNd:YAGレーザーで同様の組織学的変化を認めており，これはダイオードレーザー顔料の高い吸収率に関連していると考えられている。 SimmonsらとMonsourらは.ダイオードレーザーが毛様体血管を含む間質層と毛様体筋の凝固壊死を起こしたのに対し.Nd:YAGレーザーは毛様体上皮の凝固壊死と破壊のみで.毛様体筋の反応はほとんどなかったとしています。 同じエネルギーレベルでは.ダイオードレーザー群では97％に毛様体光凝固が見られたのに対し.Nd:YAGレーザー群では78％にしか反応が見られませんでした。 光凝固したスポットの形や大きさは微妙に異なっていた。
(2) 臨床への応用
a. 経強膜毛様体光凝固コンタクトレンズ
Gaasterlandらは.IRIS Oculight SLXダイオードレーザーシステムを使用し.目の曲率に合うように成形されたGファイバープローブベースを用いて.角膜強膜縁の1.2mm外側で視軸と平行に正確にビームを位置決めすることを可能にしました。 レーザーエネルギーは.組織反応の炸裂音に応じて動作中に調整されます。 通常使用するエネルギーは1.75W（1.5W~2W）で2秒間.照射範囲は270~360 , 17~19点です。 難治性緑内障の短期（6週間）および長期（2年間）の観察では.眼圧下降の成功率は52％～77％で.長期成績は最近の成績よりやや悪い。 70％は視力が改善されている。
Brancatoらは.先端が丸く.直径3mmの別の光ファイバープローブ（EOS 3000.Optikon.イタリア）を使用し.プローブの端が強膜端に接するとき.ビームは強膜端からちょうど1.5mm先にあり.プローブ内部にマイクロレンズがあるため.レーザービームは最小限の面積で強膜壁を貫通することができることを特徴としています。周囲の組織にダメージを与えることなく.毛様体に作用します。 使用エネルギーは2.6Wで1.5～2.5秒.スポット径は500μm.照射範囲は360で16～20点です。 眼圧下降の成功率は70～76％.痛みの軽減は100％.視力低下はない。
b. 非接触型経強膜毛様体光凝固術
HennisらとHawkinsらは，コンタクトレンズを使用せず，スリットランプを補助的に用いたMicrolaseレーザーシステム（Keeler Corp, Broomall, Pa.）を用い，強膜辺縁を越えた強膜表面1mmから，視軸と平行にレーザー光を集光し，強膜深部に1mm散乱させて1.2Wのエネルギーを1秒間の照射を行った． スポット径は100μm.照射範囲は360で.合計40〜45点。 難治性緑内障における眼圧下降の成功率は.6ヶ月で71.4％.1年で56％であり.ほとんどの患者さんが苦痛から解放されています。
Kidaらは.コンタクトレンズを使用し.レーザーの焦点を角膜縁の0.5mm外側.結膜表面の3mm深部に合わせました。 エネルギーは1.5W.1秒.スポット径は400μm.照射範囲は360であった。 1ヵ月後の観察では.8眼の平均眼圧は51.8mmHgから28.5mmHgに低下し.平均処置回数は1~4回であった。
(3)外科的合併症
接触式.非接触式ともに.ダイオードレーザー毛様体光凝固術は合併症が少なく.安全で効果的.かつ再現性の高い治療法であることが示されています。 しかし.いくつかの合併症は存在します。
a. 結膜熱傷：大多数の人は結膜の表面熱傷を呈し.結膜の色素変化に関連した程度で.1日後にはほとんど目立たなくなり.1週間後には完全に消失します。
b. ぶどう膜炎：ほとんどが軽度または無症状であるが.少数（19％）はより顕著な炎症があり.副腎皮質ステロイドで消失する。
副腎皮質ステロイドによる治療で消失します。
c. 痛み：術中の痛みはバルバル後麻酔で緩和され.術後に軽い痛みや不快感を感じる人もいますが（22％～48％）.1週間以内に消失します。
d. 視力低下 : ほとんどの人の視力は変わらないか向上しますが.黄斑嚢胞変性症や眼圧コントロール不能.白内障発症などで視力が低下する人が少数派（16％～23％）.ごく少数ですが術前に手や光の知覚がある人がいます。
e. 仮死：発生率は3～5％で.いずれの報告でも眼球の萎縮を認めた例はない。
f. その他：強膜の薄い無水晶体眼のため.術後に強膜穿孔を起こした症例が1例報告された。 その他.出血などの合併症はありませんでした。
(4) 手術に関連する影響因子
ダイオードレーザーTSCPCの手術効果は確かなものですが.それに影響を与える様々な要因によって.個人によって反応が異なります。
a. エネルギーサイズ：治療用組織の損傷を引き起こす最小エネルギーは2.7J。2.7J以下では治療効果が低く，6J以上では正常な組織に損傷を与えることがある。 最小エネルギーは2.25Jとする説もある。
b. スポットサイズ：Hennisらは.ヒトの眼を用いた実験室研究により.スポットサイズは組織損傷の質に影響しないこと.スポットサイズを100から500μmに拡大しても.レーザー光のエネルギー密度は低下せず.毛様体内での位置が変化するだけで.変化は0.5mm以下であることを確認しました。 一方.ウサギの目を使ったシェップスの研究では.組織へのダメージは600μmスポットよりも400μmスポットの方が顕著であることがわかった。
Brancatoらは.ダイオードレーザーの照射時間に対する最大閾値が.Nd:YAGレーザーの1.5倍から1.7倍であることを観測した。 中程度のエネルギーレベル（5.2J-6.6J）と高いエネルギーレベル（7.8J以上）では.ダイオードレーザーによる毛様体熱損傷はNd：YAGレーザーよりも広範囲であるようです。
d. 焦点位置：Hennisらは.非接触法において.焦点位置が強膜辺縁から2mm外側にある場合.毛様体の扁平部のみが損傷し.毛様体突起は損傷しないことを発見した。 毛様体突起にダメージを与えるには0.5mmから1mmの距離が必要です（0.5mmがより良い）。 強膜表面への焦点や2mmの散乱よりも.強膜深部へ1mm散乱した焦点の方が効果的である。 超音波による局在診断では.焦点深度は毛様体の前後2mm以内が有効である。 Schumanらは接触法で.焦点が角膜縁より0.5mm離れたところで虹彩根に損傷を与え.1.0mmから1.25mm離れたところで毛様体上皮とストロマに損傷を与え.1.5mm離れても毛様突起に損傷を与えずに毛様体の平坦部の上皮のみに損傷を与えた。
e. 照射方向：レーザープローブが視軸に平行に配置されている場合.毛様体平板の前部と毛様体冠の後部に作用し.強膜に垂直に配置されている場合は毛様体冠の中央部近くに作用し.水晶体の赤道部を損傷する可能性があります。
f. 強膜の厚さ：薄い強膜と正常な強膜の繊毛反応を誘発する最小エネルギー閾値の比率は1：1.2（2.9：3.5J）である。 コンタクト法に必要なエネルギーが低く.非接触法に比べてレーザーの透過性が高いのは.プローブによって加えられる圧力によって強膜が薄くなることと関係があると思われる。 強膜が薄くなり.コラーゲン繊維間の距離が短くなることで.コラーゲン繊維間の光散乱による干渉が減少し.光透過率が向上すると考えられる。
g. 構造的変化：Uramは経強膜毛細血管光凝固術に失敗した患者の毛細血管の内視鏡蛍光イメージングを行い.360回の光凝固を受けた20眼のうち.毛細血管の破壊が120以上であるものはなく.90-120が9/20眼.90以下が11/20眼であったことを明らかにしました。 これは.毛様体の自然な解剖学的多様性や.過去の手術による毛様体構造の二次的な変化に関連しているのではないかと考えられています。
h. その他：各患者の毛様体におけるレーザー吸収の違い.結膜や角膜縁の色素沈着の影響.組織の破裂音からレーザーエネルギーの大きさを判断する誤差.緑内障のタイプ（新生血管緑内障や先天性緑内障は結果が悪い）.分泌機能を再現するための毛様体プロセスの病的修復・再生の可能性等が経強膜毛様体光凝固の結果に影響を与える可能性があります。
2.内視鏡的血管内皮細胞凝固術（ECP：Endoscopic cyclophotocoagulation）
ECPは.18型内視鏡（視野110.焦点距離2mm）と20型内視鏡（視野75.焦点距離1mm）の2サイズのレーザー顕微鏡（Endo Optike Inc, Little silver, NJ）を用いて最近開発された新しい技術である。 この手術はモニター画面で見ることができ.また.光凝固のために毛様体プロセスにレーザーエネルギーを正確に供給することをコントロールすることが可能です。 直視下で毛様体上皮を光凝固できること.正確な位置決めができること.隣接組織にダメージを与えないことなどから.最も優れた術式であるはずですが.術式の技術条件が高く.特別なトレーニングが必要なこと.また.手術装置が高価なことから.その発展が制限されています。
(1) 手術の方法
a. 結晶体手術の併用：結晶体手術が終了した後.レーザー顕微鏡を片方の切開部に挿入します（結晶体手術がすでに行われている場合は.1回だけ切開します）。 光凝固は.プローブの先端が毛様体突起から0.5mm～0.6mmの位置にあり.毛様体突起が見える場合に行う。 通常.エネルギーレベルは0.2W～0.3W.露光時間は1秒～2秒です。 光凝固点は毛細血管1本につき2点で.各光凝固点では.色素の分散や空胞の形成を伴わない毛細血管のしわ取りと白化が見られます。 光凝固の範囲は90～180です。
b. 白内障超音波乳化吸引術併用眼内レンズ挿入術：白内障超音波乳化吸引術の後.前房に粘弾性物質を注入して水晶体の後嚢を後方に移動させる。 レーザー内視鏡は角膜縁から挿入され.虹彩から1.0mm～3.0mmの距離で虹彩と被膜の間に伸ばします。 エネルギーは0.2W ~ 0.5W.露光時間は0.5秒から連続波です。 各毛様突起の前部と後部を光凝固させ.毛様突起がしわくちゃになって白くなるのを確認します。 光凝固範囲は180mmを超える。 技術的な理由でカプセルバッグの前で内視鏡を伸ばすことができない場合.代わりにバッグの中で行うことができますが.その場合.エネルギーが若干高くなり.視界が若干悪くなります。
c. 直接角膜縁切開：2.8mmの直接角膜縁切開を行い.前房に粘弾性物質を注入し.毛様体突起がモニターに映るまでレーザー内視鏡を瞳孔から虹彩に通します。 エネルギーは0.8Wで.露光時間はフットスイッチで1秒以下までコントロールできます。 毛様体1工程あたりのエネルギーは0.8J以内.120～210の範囲で.合計で18～45ポイントとなっている。
(2) 手術の結果
いくつかのエントリールートで.ECPによる良好な眼圧下降と.有意な視力低下がないことが確認されています。
(3)外科的合併症
最も多かった合併症は.一過性の炎症反応と硝子体出血であった。 手術の合併症による視力低下はなく.眼の萎縮も認められず.水晶体眼の白内障発症も認められず.内眼手術による有孔性網膜剥離.鋸歯状突起剥離.重度の硝子体出血等も認められませんでした。 しかし.手術症例が少なく.観察期間も短いため.その危険性を結論づけるには至っていない。
(ii) レーザー・トラベキュロプラスティ(LTP)
LTPは.WiseとWitterによって緑内障の治療法として初めて報告された。 レーザーは.青緑色のアルゴンイオンレーザー（488nm～514.5nm）が一般的に使用されています。 クリプトンレッドレーザー（647nm）（43）.Nd：YAGレーザー（1064nm）も報告されている。 これらのレーザーの眼圧下降効果は同じです。LTPの作用機序はまだ明らかではないが.海綿状網膜のコラーゲン線維が引っ張られて海綿間隙が広がり.シュレム管が開くことが示唆されている。 また.海綿状繊維の変性と細胞分裂により海綿間隙が広がるという説もある。 また.生化学的な効果であることが示唆されており.シュワルベ線細胞がリン脂質を産生し.海綿状網膜を通る心房水の排出を増加させるという仮説が立てられています。 最近.ダイオードレーザートラベキュロプラスティ（DLT）が研究されています。
1.実験室での研究
McHughらは.人間の目のダイオードレーザーとアルゴンイオンレーザー光凝固点の電子顕微鏡スキャン研究を行い.両レーザーの組織損傷は同じで.高エネルギーで海綿体の収縮と膨張.組織構造の破壊が見られることを発見しました。 McMillanらは.ダイオードレーザーのエネルギーパラメータが0.4W～1.2Wで0.1秒～0.2秒.スポット径100μm.アルゴンレーザーのエネルギーパラメータが0.5W～1.0Wで0.1秒.スポット径50μmであることを明らかにした。 ダイオードレーザーでは組織の反応はほとんど見られなかったが.アルゴンレーザーでは白化および色素の分散.海綿体の断片化.融合が見られた。電子顕微鏡で観察したところ.海綿体融合リングはダイオードレーザーのエネルギーが0.12J以上でないと発生しないのに対し.アルゴンイオンレーザーでは0.05Jしか必要ないことが判明した。 これは.アルゴンイオンレーザー4Ëに比べ.ダイオードレーザーの色素吸収や強膜屈折率が低いためと考えられる。また.ダイオードレーザーの最小スポット径はアルゴンイオンレーザーの50μmに対し.100μmであり.単位面積当たりのエネルギーは後者より多く必要であろうとのことだ。 また.2つのレーザーの損傷部位は.McHughら(50)が見出したものとは逆で.ダイオードレーザーの損傷は表層部に限られ.アルゴンイオンレーザーの損傷は深部であることを見いだした。
2.臨床試験
すべての臨床試験において.DLTとアルゴンレーザートラベクロプラスティ（ALT）は同様の眼圧下降効果を示しますが.DLTはALTより多くのエネルギーを必要とします（DLTは1.1W-1.2W.ALTは0.6W-0.75W）。 治療初期には.DLTはALTよりもわずかに眼圧を下げるようです。 操作：レーザーは.海綿状網膜の色素部分をターゲットにします。 海綿体が軽く白く見える程度にエネルギーを調整します。 スポット径100μm.露光時間0.1～0.2秒.レンジ180.1象限20～25点です。 合併症：DLTの術後反応は軽度であり.術後1～2時間以内に心房フラッシュがわずかに発生する程度である。 視力には大きな変化はありません。 術後のPAS（Peripheral anterior synechiae）.眼痛.一過性の眼圧上昇などはなかった。 DLTとALTの比較検討では.術後1時間ではALTの前眼部閃光値がDLTより有意に高かったが.1週間後ではその差は有意ではなく.ALTの前眼部閃光値はDLTのそれよりも大きかった。 このことは.DLTではALTよりも血液-心房水関門の破壊が少ないことを示している。 また.ALT群では7/21眼（33％）に眼痛があり.DLT群ではありませんでした。術後8週目にALT群では4/21眼（19％）にPASがあり.DLT群では皆無であったことが判明しました。 著者らは.これが2つのレーザーの色素吸収率の差と組織損傷の深さの差に関係していることを示唆している。
(iii) レーザー周辺虹彩切開術
レーザー虹彩切開術は.ダイオードレーザーが眼科で初めて使用されて以来.試みられてきました。 ダイオードレーザーの虹彩間質への強い浸透性と.虹彩色素上皮によるダイオードレーザーの強い吸収性が.このレーザーを虹彩切開術に特に適したものにしています。 作用機序はアルゴンレーザーと同様で.どちらもレーザー熱効果である。 アルゴンレーザーの場合と同様に.暗虹彩の円形光凝固（最適エネルギーパラメータ：0.2W.照射時間0.2秒.スポット径200μm）.その後.リング中心部の貫通ショット（最適エネルギーパラメータ：1.0W.0.05秒.スポット径75μm）を行う手順である。リング光凝固の効果は.虹彩を球状に薄くし.光凝固部位の前房を深くすることで次の貫通打撲を容易にし.内皮の損傷を避けることである。 高エネルギー.短時間.小さなスポットサイズを選択することで.浸透が容易になり.合併症の発生を抑えることができます。 虹彩は100％開いており.最長9ヶ月の観察が可能です。 術後の合併症として.内皮障害などはアルゴンレーザーより少なく.一過性の水晶体混濁や瞳孔の歪みなどはアルゴンレーザーより発生率が高く.その他の一過性の高眼圧や炎症反応などはアルゴンレーザーと同様である。
(iv) レーザースクレクトミー
ダイオードレーザーによる眼窩切除術は.主にKarpらによって動物実験室で研究されているが(56)(57).臨床的な報告はない。 ダイオードレーザーのエネルギーは2.5Wで4秒間。 眼圧に対する効果は3群ともほぼ同じであったが.持続時間は外部レーザー群で最も長かった。 組織学的な検査では.レーザー治療により.従来のろ過よりも結膜下瘢痕が少なく.炎症反応も少ないことが示された。 さらにKarpらは.ニュージーランド産のウサギを2群に分け.ダイオードレーザーによる経結膜切開術単独と.コントロールとしてマイトマイシンC（MMC）を実施した。 MMCを0.5mg/mlの濃度で7分間結膜表面に置き.その後.経結膜的な擦過傷が発生した。 強膜辺縁から7mmのところで2mmの結膜切開を行い.強膜辺縁にレーザープローブを挿入し.虹彩と平行に打ち.前房内に侵入させる。 エネルギーレベルは2.5Wで4秒間です。 プローブが前房に入った後.プローブを虹彩に接触させ.2.5Wのエネルギーで約1秒間心房細動を行う。 眼圧下降率は両群で同程度（MMC群63％.非MMC群60％）でしたが.眼圧下降の持続時間はMMC群が非MMC群より有意に長く.外部ダイオードレーザー眼窩切除術が実現可能であること.MMCとの併用がろ過手術の成功率向上に有効であることが示されました。
(v) レーザー縫合糸による溶血
現在.トラベクレクトミーとMMCを併用する場合は強膜フラップを閉じ.術後眼圧上昇時にはレーザーで緊縛縫合を解除して濾過を促進することが可能です。 一般的にはアルゴンイオンレーザーが使用されています。 最近では.マンデルコーンコンタクトレンズ.スポット径75μm.エネルギー1Wのダイオードレーザーを用いて.0.1～0.2秒間の縫合糸のリリースにダイオードレーザーも使用されています。 強膜フラップのナイロン糸にフォーカスしています。 臨床観察では.ダイオードレーザーはアルゴンレーザーによるような細いMMC毛包への熱損傷を生じないが.術後の不快感はアルゴンレーザー後よりも顕著であることが示された。 実験室の報告によると.ダイオードレーザーはアルゴンレーザーよりも結膜組織へのダメージが浅く.広範囲に及ばないことが分かっています。 結膜組織へのダメージが最も少ないのは.585nmと610nmの波長帯です。 いくつかの波長は.強膜や結膜上皮を傷つけません。
第三に.開発の見通し
要約すると.ダイオードレーザーは近赤外光であり.組織への影響は強い浸透力.単純な構造.小型で低価格.高効率.空冷.高電流と外部冷却水と.熱です。 ダイオードレーザーは.手術室などの特殊な環境下での使用や.山間部の遠隔地への持ち運びも可能で.実用的かつ効果的な臨床応用が可能です。 ダイオードレーザーは.波長532nmの光を発する連続波2周波Nd:YAGレーザーのポンプ光源として使用されており.レーザー末梢虹彩切開術の動物実験に使用され.良好な結果を得ている。 将来的には.アルゴンイオンレーザー.クリプトンレッドレーザー.色素レーザーに代わる新しい材料として.可視光線までの有用なダイオード出力が期待されている。 ダイオードレーザは.眼科の臨床応用において.今後さらに大きな役割を果たすことになるでしょう。